Η ροή θερμότητας μεταξύ δύο αντικειμένων αγγίζει;
Οι θεμελιώδεις αρχές
* Μεταφορά θερμότητας: Η θερμότητα ρέει πάντα από μια περιοχή υψηλότερης θερμοκρασίας σε μια περιοχή χαμηλότερης θερμοκρασίας. Αυτή είναι μια θεμελιώδης αρχή της θερμοδυναμικής.
* Θερμική ισορροπία: Όταν δύο αντικείμενα είναι σε επαφή, ανταλλάσσουν θερμότητα μέχρι να φτάσουν στην ίδια θερμοκρασία. Αυτό ονομάζεται θερμική ισορροπία.
Μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας
Υπάρχουν τρεις βασικοί τρόποι με τους οποίους μπορεί να μεταφερθεί η θερμότητα:
1. Conduction: Μεταφορά θερμότητας μέσω άμεσης επαφής μεταξύ των μορίων. Τα μόρια του θερμότερου αντικειμένου δονείται πιο έντονα, μεταφέροντας ενέργεια στα μόρια του ψυγείου του αντικειμένου μέσω συγκρούσεων. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο οι μεταφορές θερμότητας μέσω στερεών, αλλά παίζουν επίσης ρόλο σε υγρά και αέρια.
2. Μεταφορά θερμότητας μέσω της κίνησης υγρών (υγρά ή αέρια). Τα θερμότερα υγρά είναι λιγότερο πυκνά και αυξάνονται, ενώ τα πιο δροσερά υγρά βυθίζονται, δημιουργώντας μια κυκλική ροή που μεταφέρει θερμότητα. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο ένα δοχείο νερού βράζει στη σόμπα ή πώς λειτουργεί το σύστημα θέρμανσης του σπιτιού σας.
3. Ακτινοβολία: Μεταφορά θερμότητας μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Όλα τα αντικείμενα ακτινοβολούν θερμότητα, με την ποσότητα ακτινοβολίας να αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο ο ήλιος θερμαίνει τη γη και πώς ένα καυτό αντικείμενο σας θερμαίνει ακόμα και χωρίς άμεση επαφή.
Ροή θερμότητας μεταξύ αντικειμένων επαφής
Όταν δύο αντικείμενα αγγίζουν, ο κύριος τρόπος μεταφοράς θερμότητας είναι αγωγιμότητα . Ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας εξαρτάται από:
* Διαφορά θερμοκρασίας: Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά θερμοκρασίας, τόσο ταχύτερη είναι η ροή θερμότητας.
* Ιδιότητες υλικού: Τα διαφορετικά υλικά διεξάγουν θερμότητα με διαφορετικούς ρυθμούς. Τα μέταλλα είναι καλοί αγωγοί, ενώ το ξύλο και η μόνωση είναι κακοί αγωγοί.
* επιφάνεια: Όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή επαφής, τόσο περισσότερη μεταφορά θερμότητας συμβαίνει.
* Πίεση επικοινωνίας: Η μεγαλύτερη πίεση αυξάνει την περιοχή επαφής και μπορεί να ενισχύσει τη μεταφορά θερμότητας.
Παραδείγματα
* Ένα καυτό τηγάνι σε ένα δροσερό μαγειρικό στρώμα: Η θερμότητα από το τηγάνι διεξάγει στο μαγειρικό σκεύος μέχρι να φτάσουν στην ίδια θερμοκρασία.
* Ένα ζεστό χέρι σε μια κρύα μεταλλική επιφάνεια: Η θερμότητα από το χέρι σας διεξάγεται στο μέταλλο, καθιστώντας το μέταλλο πιο ζεστό και το χέρια σας πιο δροσερό.
* Μια καυτή κούπα καφέ στο χέρι σας: Θερμάνετε από την κούπα στο χέρι σας, καθιστώντας το χέρι σας πιο ζεστό.
Key Takeaways
* Η θερμότητα ρέει πάντα από ζεστό σε κρύο.
* Η αγωγιμότητα είναι ο πρωταρχικός τρόπος που μεταφέρεται η θερμότητα μεταξύ των αντικειμένων που συγκρούονται.
* Ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της διαφοράς θερμοκρασίας, των ιδιοτήτων του υλικού και της περιοχής επαφής.
